基于激发态手性铜催化的烯烃E→Z异构的动力学拆分——推荐一个本科生综合化学实验

外消旋体的拆分是制备光学活性化合物的重要方法,利用拆分试剂通过结晶进行的物理拆分,往往只能得到一种高光学活性的化合物。作为重要的不对称合成技术,动力学拆分可以获得高光学活性的产物,同时回收高光学活性的原料。我们综合光催化和动力学拆分技术,设计了一例基于激发态手性铜催化的烯烃E→Z异构的动力学拆分实验,实验包括底物的制备和纯化、光催化反应、动力学拆分曲线的绘制以及对照实验等内容,包含无水无氧操作、柱层析和pTLC分离、GC和手性HPLC分析等多项实验操作,涵盖了化学合成、表征、动力学测量等。本实验综合性高,操作性强,总时长24学时,分为三天完成,也可开设为三个8学时的独立实验,适合在有机化学实验或综合化学实验课程中开设。通过本实验可以锻炼学生的综合实验技能,让学生了解学科前沿,感受到动力学拆分、光催化和激发态过渡金属催化技术的优越性和重要性,并激发学生进一步推动该领域的发展。

钌催化剂在动态动力学拆分中的应用研究进展

手性化合物在有机合成中具有重要的作用,广泛应用于医药、农业、食品和材料等领域。获得单一手性化合物的方法一直是重要的研究课题,但是,一般的合成或提取方法得到的多是外消旋体。动态动力学拆分为外消旋体完全转化成单一对映体提供了一种强大的方法,该方法可以将一种构型的对映异构体选择性拆分,同时另一种构型的对映异构体外消旋化,从而获得单一构型的产物,且对映体过量值可达到>99%,理论产率可达到100%。研究者已经开发了一些钌-酶催化体系、钌-非酶催化体系和钌-手性配体络合物用于烯丙醇、二醇、含官能团的仲醇的动态动力学拆分,以及酮和酯的不对称转移氢化动态动力学拆分的有效方法。本文将对这些方法进行综述,并提供相关的示例,以期为这些方法的更进一步应用提供参考。

Salen金属配合物水解动力学拆分环氧氯丙烷研究进展

环氧氯丙烷通过水解动力学拆分可得到手性环氧氯丙烷。手性环氧氯丙烷是具有很高价值的中间体,被广泛应用于医药、材料等领域。Salen是指两个相同的醛分子和一个二胺分子缩合生成的碱,其与金属化合形成的配合物被称为Salen金属配合物,常用于手性环氧氯丙烷的合成。综述了近年来Salen金属配合物催化剂的发展历程及其用于手性环氧氯丙烷合成的研究进展,探究了水解动力学拆分过程中催化剂的失活机理,对以Salen金属配合物为催化剂合成的手性环氧氯丙烷的应用进行了展望。

动力学拆分法的研究进展

综述了光活性化合物动力学拆分法的研究进展及其在不对称合成中的应用。

路易斯酸碱催化的外消旋体(动态)动力学拆分反应

外消旋体的 (动态 )动力学拆分反应是制备手性化合物的重要方法之一。反应可以通过酶催化或非酶催化的手段来实现 ,也可以通过两种方法的有机结合来进行。在非酶催化反应中 ,路易斯酸碱催化是比较常用的方法 ,它们被广泛地用于多种外消旋体的 (动态 )动力学拆分反应中 ,目前在该领域取得了很大的进展。本文讨论了路易斯酸及路易斯碱催化体系在外消旋体 (动态 )动力学拆分反应中应用的最新进展。

酶-过渡金属配合物催化的动态动力学拆分研究进展

动态动力学拆分是合成具有光学活性化合物最方便和最有效的方法之一.酶和金属配合物的结合扩展了这个方法的使用范围,该方法的主要特征是用酶催化拆分和金属催化原位外消旋化未反应的底物,克服了经典动力学拆分最高产率只有50%的缺陷.概述了近几年这方面的研究进展.

动态动力学拆分在制备单一手性化合物中的应用

动态动力学拆分扩展了制备单一手性化合物的工艺方法。文章介绍了动态动力学拆分的反应原理 ,并举例说明了该技术在制备单一手性化合物中的应用与潜力。

离子液体功能化手性salen Mn(Ⅲ)配合物不对称催化仲醇氧化动力学拆分反应

采用共价键联法,将亲水性咪唑类离子液体结构引入手性salen Mn(Ⅲ)配合物的C5位,制备了离子液体功能化手性salen Mn(Ⅲ)配合物.傅里叶变换红外光谱、紫外光谱和旋光分析等结果表明,咪唑类离子液体结构已嫁接到手性salen Mn(Ⅲ)配合物结构中,且嫁接过程未破坏催化活性中心.在以PhI(OAc)2为氧化剂,H2O/CH2Cl2为溶剂的(+/-)-α-甲基苯甲醇不对称氧化动力学拆分反应中,该催化剂表现出比传统手性salen Mn(Ⅲ)催化剂更高的催化活性,仲醇的转化率达到63%以上,对映选择性为99%,拆分效率为18.3%.可通过调变溶剂实现催化剂的分离并重复使用3次以上.实验结果表明,亲水性咪唑离子液体可改善水相反应传质问题且有利于稳定催化活性中间体,从而提高催化活性及稳定性.

手性酒石酸酯对不对称环氧化反应动力学拆分DL-1-十四烯-3-醇的催化选择性

利用Sharpless不对称环氧化反应动力学拆分二级烯丙醇DL 1 十四烯 3 醇 ,研究了不同手性酒石酸酯催化剂 [酒石酸乙酯 (DET)、酒石酸异丙酯 (DIPT)、酒石酸环己酯 (DCHT)以及酒石酸环十二酯 (DCDT) ]对该反应的催化选择性 ,拆分所得的烯丙醇的光学纯度有一定差异 ,从 90 %到 99%ee .

水溶性手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物的合成及其对1-苯乙醇氧化动力学拆分反应的催化性能

通过在3-叔丁基水杨醛C5位引入咪唑盐基,再与(1S,2S)-二苯基乙二胺缩合得到手性Salen配体,该配体与醋酸锰配位、空气氧化以及氯离子置换得到水溶性手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物。采用傅里叶变换红外光谱、高分辩率质谱以及元素分析对其结构进行了表征。以1-苯乙醇的氧化动力学拆分为模型反应,以二氯甲烷和水混合物为溶剂,溴化钾为添加剂,并以二乙酸碘苯为氧化剂,考察了所合成的水溶性手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物对仲醇氧化动力学拆分反应的催化性能。结果表明:咪唑盐基的引入提高了氧化反应的速率,但却大大降低了仲醇氧化动力学拆分反应的拆分性能,表明手性Salen Mn(Ⅲ)配合物结构中C5位基团的大的空间位阻有利于仲醇氧化动力学拆分。

用转化率计算动力学拆分中对映体过量的研究

本文从理论上讨论了酶催化不可逆动力学拆分反应中底物的对映体过量ee(S)与转化率c的定量关系式并通过实验数据对以上关系式进行了验证。

手性(salen)Co配合物的合成及其在水解动力学拆分中的应用

综述了近几年来手性(salen)Co金属配合物的合成及其在水解动力学拆分末端环氧化合物中的应用。设计更合适的配体、发展可重复利用的催化剂、对催化剂及催化体系进行理论计算和模拟是当前乃至今后该领域研究工作的重点。

动力学拆分制备(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇

通过动力学拆分方法,由3,5-双三氟甲基苯乙酮出发,经过NaBH4还原,制备得到高纯度消旋化的(R,S)-3,5-双三氟甲基苯乙醇。经过筛选得到2种高效高选择性动力学拆分(R,S)-3,5-双三氟甲基苯乙醇的脂肪酶:Novozym 435和Rhizopus arrhizus。以Rhizopus arrhizus作为实验脂肪酶,考察了影响其动力学拆分的因素,包括溶剂、反应温度和底物浓度,获得最佳的反应条件为:正己烷作为溶剂,40℃下反应,底物浓度为100 mmol/L。在最佳的条件下,以乙酸乙烯酯作为酰基供体进行动力学拆分反应,经过后期的分离纯化,成功制备得到了e.e.值接近100%的(R)-3,5-双三氟甲基苯乙醇。

无溶剂体系脂肪酶动力学拆分2-辛醇及产物的非均相共沸蒸馏提取

为了提高脂肪酶在非水相中对手性仲醇的拆分效率,以2-辛醇为模式底物,建立了以辛酸为酰基供体的无溶剂脂肪酶动力学拆分手性仲醇的反应体系,采用1.5∶1的酸醇摩尔比,45℃条件下反应12 h,2-辛醇的转化率达到49.9%,并且S-2-辛醇的对映体过量率e.e.s=98.2%,反应的对映体比率E>600。利用脂肪族仲醇与水形成共沸物的特性,通过非均相共沸蒸馏的方法提取拆分得到的手性仲醇,S-2-辛醇的光学纯度并未降低,并且产率大于90%,产品纯度大于98%。

Salen-Co(III)手性催化剂的合成与外消旋环氧化合物的水解动力学拆分

将 (S ,S) 1,2 二苯基乙二胺 (DPEDA)与 2 羟基 5 甲基 3 叔丁基苯甲醛缩合 ,得到手性Salen ,再与Co络合 ,氧化后得到Salen Co(III)手性催化剂 ,用于催化外消旋环氧化合物的水解动力学拆分 ,得到了光学活性的环氧化合物和二醇 ,产率较高 ,对映体过量 2 0 .6 %～ 6 1.6 % .

几种外消旋环氧化合物的水解动力学拆分

2 羟基 3 叔丁基 5 甲基苯甲醛 (5 )与 (S ,S) 1 ,2 二苯基乙二胺 ((S,S) 1 1 )缩合 ,得手性Salen 1 2 ,再与Co(OAc) 2 ·4H2 O反应得钴络合物 1 3 ,后者经氧化制得Salen型手性催化剂 (S ,S) 2。几种外消旋环氧化合物用 (S ,S) 2催化水解进行动力学拆分 ,同时得到光学活性环氧化合物和二醇 ,对映体过量最高达 61 6%。

天然固定化木瓜脂肪酶催化芳香仲醇动力学拆分

将木瓜来源的廉价天然固定化脂肪酶CPL用于手性拆分芳香仲醇,以4-苯基-2-丁醇作为模式底物,考察了反应温度、反应溶剂、酰基供体以及底物摩尔比对CPL拆分能力的影响,结果表明,适宜的反应温度30～45℃,酰基供体为活性乙烯酯,正己烷或环己烷作为反应溶剂,底物/酰基供体摩尔比1∶2,在该条件下底物的转化率接近50%,e.es大于99%,反应的对映体比值E大于200。CPL对其他结构类似的芳香仲醇也具有很好的拆分能力。该研究为手性芳香仲醇的酶催化制备提供了新的催化剂选择。

酶催化的动态动力学拆分和去消旋化反应的研究进展

最近,在外消旋化合物的动态动力学拆分以及去消旋化反应方面,新型催化剂的发现以及反应条件的优化都得到了很大的发展。一些特殊功能团使得它们的化合物可以发生动态动力学拆分或是去消旋反应,如仲醇、α-氨基酸、胺及羧酸。在催化反应过程中,一般都是对映体选择性酶与化学试剂的相结合,化学试剂一般常用于催化非活性对映体发生去消旋反应或是回收去消旋化过程中的中间体。在一些动态动力学拆分中,消旋酶还可以催化对映异构体之间发生互变。

酶催化外消旋体的动态动力学拆分反应

外消旋体的动态动力学拆分(DKR)是制备手性化合物的重要方法之一,过去多用化学催化剂进行反应,近年来生物催化剂的引入大大提高了DKR的效率和收率,本文系统的介绍了DKR的原理和酶催化外消旋体的动力学拆分反应的最新进展。

Pt-(-)-sparteine配合物催化二级醇的氧化动力学拆分的理论研究

采用密度泛函理论中B3LYP方法,运用6-31G(d,p)和LANL2DZ基组,对气相中(-)-sparteine(金雀花碱)-PtC12配合物催化二级醇(1-苯乙醇)的氧化动力学拆分机理进行了理论研究.计算结果表明,无论是(R)还是(S)-苯乙醇,反应过程主要包括3个步骤:醇和催化剂的耦合、去质子化以及-βH的消除.其中,-βH的消除为决速步骤.通过比较气相中(R)和(S)-苯乙醇在反应过程中各个对应体的结构和能量发现,在决速步骤TS2R中存在比TS2S中更强的-βagostic作用和Pt-O→C-Hβ之间更强的超共轭相互作用,使得TS2R更稳定.计算得到的选择性S=15.18.用连续介质模型(PCM)研究了在甲苯和氯仿中的溶剂化效应,发现介电常数越大,相应的决速步骤能垒越低,选择性也降低.与(-)-sparteine-PdCl2催化剂相比,(-)-sparteine-PtCl2并不是一种良好的二级醇的拆分催化剂.